DE102013108868A1 - Internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Ein Variabler-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt (55) steuert einen variablen Ventilmechanismus (42) derart, dass ein Abgasventil (13) nicht nur in einem Auslasstakt sondern auch in einem Einlasstakt geöffnet wird. In dem Einlasstakt wird ein Teil des Abgases, das von der Brennkammer (16) zurückgeführt wird, zusammen mit einer Einlassluft, die durch eine Einlasspassage (28) strömt, zu der Brennkammer (16) zurückgeführt. Ein Fluidinjektor (41) spritzt ein nicht-brennbares Fluid einschließlich Wasser in das Abgas ein, das von der Brennkammer (16) zurückgeführt wird. In dem Einlasstakt enthält das Abgas, das von der Abgaspassage (23) in die Brennkammer (16) eingeführt wird, Wasserdampf, der von dem nicht-brennbaren Fluid verdampft wird. Das Abgas, das im Auslasstakt von der Brennkammer (16) ausgelassen wird, enthält das nicht-brennbare Fluid und wird in einem sukzessiven Einlasstakt zur Brennkammer zurückgeführt.A variable valve mechanism control section (55) controls a variable valve mechanism (42) such that an exhaust valve (13) is opened not only in an exhaust stroke but also in an intake stroke. In the intake stroke, a part of the exhaust gas recirculated from the combustion chamber (16) is returned to the combustion chamber (16) together with intake air flowing through an intake passage (28). A fluid injector (41) injects a non-combustible fluid, including water, into the exhaust gas which is returned from the combustor (16). In the intake stroke, the exhaust gas introduced from the exhaust passage (23) into the combustion chamber (16) contains water vapor which is evaporated by the non-combustible fluid. The exhaust gas exhausted from the combustion chamber (16) in the exhaust stroke contains the non-combustible fluid and is returned to the combustion chamber in a successive intake stroke.

Figure DE102013108868A1_0001
Figure DE102013108868A1_0001

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Brennkraftmaschine.The present disclosure relates to an internal combustion engine.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Es ist bekannt, dass Wasser in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine hinzugefügt wird, um eine Verbrennungstemperatur in der Brennkammer zu verringern, wodurch Stickoxide (NOx), welche im Abgas enthalten sind, signifikant reduziert werden können. Wenn die Wassermenge, die zur Brennkammer zugeführt wird, stärker erhöht wird, wird auch das NOx, das im Abgas enthalten ist, stärker reduziert. Um eine Erhöhung der Wassermenge zu gewährleisten, ist es erforderlich, die Verdampfung des Wassers zu beschleunigen. Die NOx-Menge, die im Abgas enthalten ist, hängt von der hinzugefügten Wassermenge ab. Somit ist es erforderlich, dass die Wassermenge basierend auf der Kraftstoffeinspritzungsmenge schnell bestimmt wird. Es ist bevorzugt, dass die Brennkammer und eine Wasserhinzufügeposition so nahe wie möglich zueinander angeordnet sind.It is known that water is added to a combustion chamber of an internal combustion engine to reduce a combustion temperature in the combustion chamber, whereby nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas can be significantly reduced. If the amount of water supplied to the combustion chamber is more increased, also the NOx contained in the exhaust gas is more reduced. In order to ensure an increase in the amount of water, it is necessary to accelerate the evaporation of the water. The amount of NOx contained in the exhaust gas depends on the amount of water added. Thus, it is required that the amount of water is quickly determined based on the fuel injection amount. It is preferable that the combustion chamber and a water adding position are arranged as close to each other as possible.

Die JP-11-82182 A und die JP 2005-147046 A stellen eine Maschine dar, in welcher Wasser zugeführt wird. In der JP-11-82182 A wird das Wasser durch eine Einlasspassage oder eine Abgasrückführungs-(EGR)-Passage zu einem Einlassluftdurchfluss hinzugefügt. Das hinzugefügte Wasser wird zusammen mit der Einlassluft, die durch die Einlasspassage strömt, und dem Abgas, das durch die EGR-Passage strömt, in die Brennkammer eingesaugt. Da das Wasser jedoch nicht zu der Einlassluft oder dem Abgas, das durch den EGR-Kühler passiert wird, hinzugefügt wird, ist eine Verdampfung des Wassers unzureichend. Als Ergebnis wird die Wassermenge, die in die Brennkammer gesaugt wird, verringert und der Reduzierungseffekt bezüglich des NOx ist nicht so hoch. In einem Fall, in welchem das Wasser zur Einlassluft des EGR-Gases, wie in der JP-11-82182 A dargestellt, hinzugefügt wird, wird das hinzugefügte Wasser bei einem Einlasstakt in die Brennkammer gesaugt, nachdem eine gewissen Anzahl von Verbrennungszyklen durchgeführt worden ist. Dadurch wird die Reaktionsfähigkeit zum Steuern des NOx verschlechtert.The JP-11-82182A and the JP 2005-147046 A represent a machine in which water is supplied. In the JP-11-82182A For example, the water is added through an intake passage or an exhaust gas recirculation (EGR) passage to an intake air flow. The added water is sucked into the combustion chamber together with the intake air flowing through the intake passage and the exhaust gas flowing through the EGR passage. However, since the water is not added to the intake air or the exhaust gas passed through the EGR cooler, evaporation of the water is insufficient. As a result, the amount of water sucked into the combustion chamber is reduced and the reducing effect on the NOx is not so high. In a case where the water to the intake air of the EGR gas, as in JP-11-82182A is added, the added water is drawn into the combustion chamber at an intake stroke after a certain number of combustion cycles has been performed. Thereby, the responsiveness to controlling the NOx is deteriorated.

In der JP 2005-147046 A wird beschrieben, dass das Wasser direkt in die Brennkammer hinzugefügt wird, so dass die hinzugefügte Wassermenge leicht gesteuert werden kann und die Reaktionsfähigkeit für das Steuern des NOx verbessert wird. Um das Wasser jedoch direkt zur Brennkammer hinzuzufügen, ist es erforderlich, Wasser vorzusehen, dessen Druck größer als der der komprimierten Hochdruck-Einlassluft ist. Dadurch wird ein Mechanismus zum Hinzufügen des Wassers kompliziert.In the JP 2005-147046 A For example, it is described that the water is added directly into the combustion chamber so that the added amount of water can be easily controlled and the responsiveness for controlling the NOx is improved. However, to add the water directly to the combustion chamber, it is necessary to provide water whose pressure is greater than that of the high-pressure compressed intake air. This complicates a mechanism for adding the water.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welche in der Lage ist, NOx, das in einem Abgas enthalten ist, mit einer hohen Reaktionsfähigkeit zu reduzieren, ohne dabei einen komplizierten Aufbau zu verursachen.It is an object of the present disclosure to provide an internal combustion engine capable of reducing NO x contained in an exhaust gas with high reactivity without causing a complicated structure.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung steuert ein Abgasventilsteuerabschnitt eine Öffnungs- und Verschlusszeit eines Abgasventils. Das heißt, wenn eine Brennkammer in einem Auslasstakt ist, öffnet der Abgasventilsteuerabschnitt das Abgasventil, um die Brennkammer mit einer Abgaspassage zu verbinden. Wenn die Brennkammer in einem Einlasstakt ist, öffnet der Abgasventilsteuerabschnitt das Abgasventil erneut, um die Brennkammer mit einer Abgaspassage zu verbinden. Ein Fluidinjektor ist von dem Abgasventil in Abgasdurchflussrichtung stromabwärts angeordnet. Der Fluidinjektor spritzt ein nicht-brennbares Fluid, einschließlich Wasser, in das Abgas ein, das von der Brennkammer ausgelassen wird. Das Abgas, zu welchem das nicht-brennbare Fluid hinzugefügt wird, wird durch die Abgaspassage in die Brennkammer eingeführt, wenn das Abgasventil geöffnet ist. Das heißt, nicht nur Frischluft sondern auch das Abgas einschließlich des nicht-brennbaren Fluids werden in die Brennkammer eingeführt. Das Abgas weist kurz nach dem Auslassen von der Brennkammer zur Abgaspassage eine hohe Temperatur auf. Daher wird das Wasser, das in dem nicht-brennbaren Fluid enthalten ist, ausreichend durch das Abgas verdampft. Eine ausreichende Menge an verdampftem Wasser wird in die Brennkammer eingeführt. Ein Abgasdruck in der Auslass- bzw. Abgaspassage ist niedriger als der in der Brennkammer. Somit ist es nicht erforderlich, einen Druck des nicht-brennbaren Fluids, das zu dem Abgas hinzuzufügen wird, zu erhöhen. Eine Konfiguration des Zuführabschnitts des nicht-brennbaren Fluids kann vereinfacht werden. Darüber hinaus wird das nicht-brennbare Fluid zusammen mit dem Abgas zur Brennkammer zurückgeführt. Das heißt, nachdem das nicht-brennbare Fluid zu dem Abgas hinzugefügt wurde, strömt das Abgas in die Brennkammer zurück. Daher wird das Wasser, das in dem nicht-brennbaren Fluid enthalten ist, zusammen mit dem Abgas in einem sukzessiven Einlasstakt in die Brennkammer eingeführt.According to the present disclosure, an exhaust valve control section controls an opening and closing time of an exhaust valve. That is, when a combustion chamber is in an exhaust stroke, the exhaust valve control section opens the exhaust valve to connect the combustion chamber to an exhaust passage. When the combustion chamber is in an intake stroke, the exhaust valve control section opens the exhaust valve again to connect the combustion chamber to an exhaust passage. A fluid injector is disposed downstream of the exhaust valve in the exhaust gas flow direction. The fluid injector injects a non-combustible fluid, including water, into the exhaust gas that is discharged from the combustion chamber. The exhaust gas to which the non-combustible fluid is added is introduced into the combustion chamber through the exhaust passage when the exhaust valve is opened. That is, not only fresh air but also the exhaust gas including the non-combustible fluid are introduced into the combustion chamber. The exhaust gas has a high temperature shortly after discharging from the combustion chamber to the exhaust passage. Therefore, the water contained in the non-combustible fluid is sufficiently evaporated by the exhaust gas. A sufficient amount of evaporated water is introduced into the combustion chamber. An exhaust pressure in the exhaust passage is lower than that in the combustion chamber. Thus, it is not necessary to increase a pressure of the non-combustible fluid to be added to the exhaust gas. A configuration of the supply portion of the non-combustible fluid can be simplified. In addition, the non-combustible fluid is returned together with the exhaust gas to the combustion chamber. That is, after the non-combustible fluid is added to the exhaust gas, the exhaust gas flows back into the combustion chamber. Therefore, the water contained in the non-combustible fluid is introduced into the combustion chamber together with the exhaust gas in a successive intake stroke.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die vorstehende und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, welche mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen gemacht wird, deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigen:The above and other objects, features and advantages of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description made with reference to FIGS associated drawings is made more apparent. In the drawings show:

1 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt; 1 a schematic view illustrating a configuration of an internal combustion engine according to a first embodiment;

2 ein Blockdiagramm, das die Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform darstellt; 2 a block diagram illustrating the internal combustion engine according to the first embodiment;

3 ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform darstellt; 3 a flowchart illustrating an operation of the internal combustion engine according to the first embodiment;

4 ein schematisches Diagramm, das einen Brennkammerdruck, einen Betrieb eines Fluidinjektors und Öffnungs- und Verschlusszeiten eines Einlassventils und eines Abgasventils während eines Auslasstakts darstellt; 4 12 is a schematic diagram illustrating a combustion chamber pressure, an operation of a fluid injector, and opening and closing timings of an intake valve and an exhaust valve during an exhaust stroke;

5 ein schematisches Diagramm, das einen Brennkammerdruck, einen Betrieb eines Fluidinjektors und Öffnungs- und Verschlusszeiten eines Einlassventils und eines Abgasventils während eines Einlasstakts darstellt; 5 12 is a schematic diagram illustrating a combustion chamber pressure, an operation of a fluid injector, and opening and closing timings of an intake valve and an exhaust valve during an intake stroke;

6 ein schematisches Diagramm, das einen Brennkammerdruck, einen Betrieb eines Fluidinjektors und Öffnungs- und Verschlusszeiten eines Einlassventils und eines Abgasventils während eines Verdichtungstakts darstellt; 6 12 is a schematic diagram illustrating a combustion chamber pressure, an operation of a fluid injector, and opening and closing timings of an intake valve and an exhaust valve during a compression stroke;

7 ein schematisches Diagramm, das einen Brennkammerdruck, einen Betrieb eines Fluidinjektors und Öffnungs- und Verschlusszeiten eines Einlassventils und eines Abgasventils während eines Arbeittakts darstellt; 7 12 is a schematic diagram illustrating a combustion chamber pressure, an operation of a fluid injector, and opening and closing timings of an intake valve and an exhaust valve during a work cycle;

8 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt; und 8th a schematic view illustrating a configuration of an internal combustion engine according to a second embodiment; and

9 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Brennkraftmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt. 9 is a schematic view illustrating a configuration of an internal combustion engine according to another embodiment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Mehrere Ausführungsformen einer Brennkraftmaschine werden mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. In jeder Ausführungsform werden im Wesentlichen gleiche Teile und Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei auf eine redundante Beschreibung derselben verzichtet wird.Several embodiments of an internal combustion engine will be described with reference to the accompanying drawings. In each embodiment, substantially the same parts and components are given the same reference numerals, and a redundant description thereof is omitted.

[Erste Ausführungsform]First Embodiment

Wie in 1 dargestellt, ist eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Maschinenkörper 11, einem Abgassystem 12, einem Abgasventil 13, einem Einlasssystem 14 und einem Turbolader 15 vorgesehen. Der Maschinenkörper 11 definiert mehrere Brennkammern 16. In der ersten Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine 10 eine Dieselmaschine mit vier Zylindern. Der Maschinenkörper 11 weist einen Zylinderblock, einen Zylinderkopf und einen Kolben auf, welche nicht dargestellt sind. Der Kolben bewegt sich in einem Zylinder, welchen der Zylinderblock definiert, hin und her. Die Brennkammer 16 ist zwischen dem Zylinderblock, dem Zylinderkopf und dem Kolben definiert.As in 1 shown is an internal combustion engine 10 with a machine body 11 , an exhaust system 12 , an exhaust valve 13 , an inlet system 14 and a turbocharger 15 intended. The machine body 11 defines several combustion chambers 16 , In the first embodiment, the internal combustion engine 10 a diesel engine with four cylinders. The machine body 11 has a cylinder block, a cylinder head and a piston, which are not shown. The piston reciprocates in a cylinder defined by the cylinder block. The combustion chamber 16 is defined between the cylinder block, the cylinder head and the piston.

Das Abgassystem 12 weist eine Abgasleitung 20 auf. Die Abgasleitung 20 besteht aus Abzweigungsleitungen 21 und einer Sammelleitung 22. Die Abgasleitung 20 definiert darin eine Abgaspassage 23. Ein Ende der Abzweigungsleitung 21 ist mit der Brennkammer 16 eines Maschinenkörpers 11 verbunden. Das andere Ende der jeweiligen Abzweigungsleitung 21 ist mit der Sammelleitung 22 verbunden. Ein Ende der Abgaspassage 23 ist mit der Brennkammer 16 verbunden und das andere Ende ist nach außen geöffnet. Das Abgasventil 13 öffnet und schließt zwischen der Brennkammer 16 und der Abgaspassage 23. Genauer gesagt öffnet und schließt das Abgasventil 13 zwischen der Brennkammer 16 und den Abgaspassagen 23, welche durch die Abzweigungsleitung 21 definiert sind. Wenn das Abgasventil 13 geöffnet ist, wird das Abgas, das von der Brennkammer 16 ausgelassen wird, durch die Abgaspassage 23, welche durch die Abzweigungsleitung 21 und die Sammelleitung 22 definiert wird, in die Atmosphäre emittiert.The exhaust system 12 has an exhaust pipe 20 on. The exhaust pipe 20 consists of branch lines 21 and a manifold 22 , The exhaust pipe 20 defines therein an exhaust passage 23 , One end of the branch line 21 is with the combustion chamber 16 a machine body 11 connected. The other end of the respective branch line 21 is with the manifold 22 connected. An end to the exhaust passage 23 is with the combustion chamber 16 connected and the other end is open to the outside. The exhaust valve 13 opens and closes between the combustion chamber 16 and the exhaust passage 23 , More specifically, opens and closes the exhaust valve 13 between the combustion chamber 16 and the exhaust passages 23 passing through the branch line 21 are defined. If the exhaust valve 13 open, the exhaust gas is from the combustion chamber 16 is omitted, through the exhaust passage 23 passing through the branch line 21 and the manifold 22 is defined, emitted into the atmosphere.

Das Einlasssystem 14 ist mit einer Einlassleitung 25, einem Luftreiniger 26 und einem Einlassventil 27 vorgesehen. Die Einlassleitung 25 definiert eine Einlasspassage 28 darin. Ein Ende der Einlasspassage 28 ist in die Atmosphäre bzw. nach Außen hin geöffnet und das andere Ende ist mit den jeweiligen Brennkammern 16 verbunden. Der Luftreiniger 26 entfernt Fremdstoffe von der Einlassluft, die durch die Einlasspassage 28 strömt. Das Einlassventil 27 öffnet und schließt zwischen der Brennkammer 16 und der Einlasspassage 28. Wenn das Einlassventil 27 geöffnet ist, wird Einlassluft durch die Einlasspassage 28 in die Brennkammer 16 eingeführt.The inlet system 14 is with an inlet pipe 25 , an air purifier 26 and an inlet valve 27 intended. The inlet pipe 25 defines an inlet passage 28 in this. An end of the intake passage 28 is open to the atmosphere or to the outside and the other end is with the respective combustion chambers 16 connected. The air purifier 26 removes foreign matter from the intake air through the intake passage 28 flows. The inlet valve 27 opens and closes between the combustion chamber 16 and the intake passage 28 , When the inlet valve 27 is opened, intake air is through the intake passage 28 into the combustion chamber 16 introduced.

Der Turbolader 15 weist eine Turbine 31, einen Kompressor 32, eine Achse bzw. Welle 33 und einen Zwischenkühler 34 auf. Die Turbine 31 ist in der Abgaspassage 23 vorgesehen. Der Kompressor 32 ist in der Einlasspassage 28 vorgesehen. Die Achse 33 verbindet die Turbine 31 und den Kompressor 32. Die Turbine 31 wird durch das Abgas, das durch die Abgaspassage 23 strömt, gedreht. Die Umdrehung der Turbine 31 wird über die Welle 33 auf den Kompressor 32 übertragen. Der Kompressor 32 wird durch eine Antriebskraft der Turbine 31 gedreht. Die Einlassluft, die durch die Einlasspassage 28 strömt, wird durch den Kompressor 32 druckbeaufschlagt. Der Zwischenkühler 34 kühlt die Einlassluft, deren Temperatur aufgrund der Druckbeaufschlagung durch den Turbolader 15 erhöht wird.The turbocharger 15 has a turbine 31 , a compressor 32 , an axle or shaft 33 and an intercooler 34 on. The turbine 31 is in the exhaust passage 23 intended. The compressor 32 is in the intake passage 28 intended. The axis 33 connects the turbine 31 and the compressor 32 , The turbine 31 is due to the exhaust, through the exhaust passage 23 flows, turned. The rotation of the turbine 31 will be over the shaft 33 on the compressor 32 transfer. The compressor 32 is due to a driving force of the turbine 31 turned. The intake air passing through the intake passage 28 flows through the compressor 32 pressurized. The intercooler 34 Cools the intake air, its temperature due to the pressurization by the turbocharger 15 is increased.

Die Brennkraftmaschine 10 der ersten Ausführungsform enthält ferner einen Fluidinjektor 41 als einen Fluidadditionsabschnitt, einen variablen Ventilmechanismus 42, eine Steuereinheit 43, die in 2 dargestellt ist. Der Fluidinjektor 41 ist in der Abgaspassage 23, wie in 1 dargestellt, angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Fluidinjektor 41 an jeder Abzweigungsleitung 21 vorgesehen. Der Fluidinjektor 41 ist stromabwärts des Abgasventils 13 in einer Abgasdurchflussrichtung angeordnet und an einer Position nahe an der Brennkammer 16 in der Abgaspassage 23 angeordnet. Der Fluidinjektor 41 spritzt nicht-brennbares Fluid enthaltendes Wasser in Richtung des Abgases, das durch die Abgaspassage 23 strömt und durch die Abzweigungsleitung 21 definiert ist. Somit wird das nicht-brennbare Fluid zu dem Abgas, das durch die Abgaspassage 23 strömt, falls erforderlich, hinzugefügt. Das nicht-brennbare Fluid wird von einem Fluidtank durch eine Fluidpumpe, welche nicht dargestellt sind, zugeführt. In der ersten Ausführungsform ist das nicht-brennbare Fluid Wasser, das nicht vermeidbare Verunreinigungen enthält. Das nicht-brennbare Fluid ist nicht auf Wasser beschränkt. Zum Beispiel kann das nicht-brennbare Fluid Harnstoffwasser oder karbonisiertes Wasser sein.The internal combustion engine 10 The first embodiment further includes a fluid injector 41 as a fluid addition section, a variable valve mechanism 42 , a control unit 43 , in the 2 is shown. The fluid injector 41 is in the exhaust passage 23 , as in 1 represented, arranged. In the present embodiment, the fluid injector 41 at each branch line 21 intended. The fluid injector 41 is downstream of the exhaust valve 13 arranged in an exhaust gas flow direction and at a position close to the combustion chamber 16 in the exhaust passage 23 arranged. The fluid injector 41 Water containing non-combustible fluid splashes in the direction of the exhaust gas passing through the exhaust passage 23 flows and through the branch line 21 is defined. Thus, the non-combustible fluid becomes the exhaust gas passing through the exhaust passage 23 flows, if necessary, added. The non-combustible fluid is supplied from a fluid tank by a fluid pump, which are not shown. In the first embodiment, the non-combustible fluid is water containing unavoidable impurities. The non-combustible fluid is not limited to water. For example, the non-combustible fluid may be urea water or carbonated water.

Der variable Ventilmechanismus 42 verändert den Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, einen Arbeitswinkel und/oder einen Anhebebetrag des Abgasventils 13. Das Abgasventil 13 wird durch eine Antriebskraft, die von einer Kurbelwelle übertragen wird, welche nicht dargestellt ist, angetrieben. Genauer gesagt wird das Abgasventil 13 durch eine Nocke, die an einer Nockenwelle 44 vorgesehen ist, angetrieben. Die Nockenwelle 44 nimmt eine Antriebskraft von einer Kurbelwelle durch einen Zahnriemen auf. Der variable Ventilmechanismus 42 verändert die Nocke, die an der Nockenwelle 44 vorgesehen ist, oder verändert ein Nockenprofil der Nocke derart, dass der Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, der Arbeitswinkel und der Anhebebetrag des Abgasventils 13 verändert werden. Hierbei sollte erwähnt sein, dass das Abgasventil 13 nicht auf das Ventil, welches durch die Antriebskraft des Maschinenkörpers 11 mechanisch angetrieben wird, beschränkt ist. Das Abgasventil 13 kann z. B. auch durch komprimierte Luft oder einen Öldruck angetrieben werden, oder kann elektromagnetisch angetrieben werden.The variable valve mechanism 42 changes the opening and closing phase angle, a working angle and / or a lift amount of the exhaust valve 13 , The exhaust valve 13 is driven by a driving force transmitted from a crankshaft, which is not shown. More specifically, the exhaust valve 13 through a cam attached to a camshaft 44 is provided, driven. The camshaft 44 receives a driving force from a crankshaft through a timing belt. The variable valve mechanism 42 changed the cam, which is on the camshaft 44 is provided, or changes a cam profile of the cam such that the opening and closing phase angle, the working angle and the lifting amount of the exhaust valve 13 to be changed. It should be noted that the exhaust valve 13 not on the valve, which by the driving force of the machine body 11 is mechanically driven is limited. The exhaust valve 13 can z. B. also be driven by compressed air or oil pressure, or can be driven electromagnetically.

Wie in 2 dargestellt, besteht eine Steuereinheit 43 hauptsächlich aus einem Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM und einem RAM. Die Steuereinheit 43 führt Steuerprogramme aus, die in dem ROM gespeichert sind, wodurch ein Fluidadditionssteuerabschnitt 51, ein Antriebszustandserfassungsabschnitt 52, ein Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53, ein Abgastemperatur-Ermittlungsabschnitt 54 und ein Variabler-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 realisiert werden. Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51, der Antriebszustandserfassungsabschnitt 52, der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53, der Abgastemperatur-Ermittlungsabschnitt 54 und der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 können mittels Hardware, oder Software und Hardware realisiert werden.As in 2 shown, there is a control unit 43 mainly a microcomputer with a CPU, a ROM and a RAM. The control unit 43 executes control programs stored in the ROM, whereby a fluid addition control section 51 , a drive state detection section 52 , a fuel injection amount calculating section 53 , an exhaust gas temperature determination section 54 and a variable valve mechanism control section 55 will be realized. The fluid addition control section 51 , the drive state detecting section 52 , the fuel injection amount calculating portion 53 , the exhaust gas temperature determination section 54 and the variable valve mechanism control section 55 can be realized by hardware, or software and hardware.

Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 ist mit dem Fluidinjektor 41 elektrisch verbunden. Der Fluidinjektor 41 führt eine Wassereinspritzung zu dem Abgas basierend auf einem elektrischen Signal, das durch den Fluidadditionssteuerabschnitt 51 erzeugt wird, durch. Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 steuert einen Zeitpunkt, bei welchem der Kraftstoffinjektor 41 das Wasser in das Abgas, das durch die Abgaspassage 23 strömt, einspritzt, und steuert die Wassermenge, die einzuspritzen ist.The fluid addition control section 51 is with the fluid injector 41 electrically connected. The fluid injector 41 performs a water injection to the exhaust gas based on an electrical signal passing through the fluid addition control section 51 is generated by. The fluid addition control section 51 controls a time at which the fuel injector 41 the water in the exhaust gas flowing through the exhaust passage 23 flows, injects, and controls the amount of water that is to be injected.

Der Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 ist mit einem Maschinendrehzahlsensor 56 und einem Gaspedalpositionssensor 57 elektrisch verbunden. Der Maschinendrehzahlsensor 56 erfasst eine Drehzahl der Kurbelwelle des Maschinenkörpers 11. Der Maschinendrehzahlsensor 56 überträgt elektrische Signale, die die Drehzahl der Kurbelwelle anzeigen, an den Antriebszustandserfassungsabschnitt 52. Der Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 berechnet einen Umdrehungswinkel der Kurbelwelle basierend auf der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle, welche durch den Maschinendrehzahlsensor 56 erfasst wird. Der Gaspedalpositionssensor 57 erfasst einen gestuften Betrag eines Gaspedals. Der Gaspedalpositionssensor 57 überträgt elektrische Signale, die den gestuften Betrag bzw. gestuften Wert des Gaspedals anzeigen, an den Antriebszustandserfassungsabschnitt 52. Ein Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 erfasst einen Antriebszustand des Maschinenkörpers 11, d. h., eine Last des Maschinenkörpers 11 basierend auf der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle, die durch den Maschinendrehzahlsensor 56 ermittelt wird, und den gestuften Betrag des Gaspedals, der durch den Gaspedalpositionssensor 57 ermittelt wird.The drive state detection section 52 is with a machine speed sensor 56 and an accelerator pedal position sensor 57 electrically connected. The engine speed sensor 56 detects a rotational speed of the crankshaft of the machine body 11 , The engine speed sensor 56 transmits electrical signals indicative of the rotational speed of the crankshaft to the driving state detecting section 52 , The drive state detection section 52 calculates a rotation angle of the crankshaft based on the rotational speed of the crankshaft, which is determined by the engine speed sensor 56 is detected. The accelerator pedal position sensor 57 detects a stepped amount of an accelerator pedal. The accelerator pedal position sensor 57 transmits electrical signals indicative of the stepped amount of the accelerator pedal to the drive state detecting section 52 , A drive state detection section 52 detects a drive state of the machine body 11 that is, a load of the machine body 11 based on the rotational speed of the crankshaft caused by the engine speed sensor 56 is determined, and the stepped amount of the accelerator pedal by the accelerator pedal position sensor 57 is determined.

Der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53 berechnet die Einspritzmenge des Kraftstoffs, der zum Maschinenkörper 11 zugeführt wird, basierend auf dem Antriebszustand des Maschinenkörpers 11, der durch den Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 erfasst wird. Der Maschinenkörper 11 weist einen Kraftstoffinjektor auf, welcher nicht dargestellt ist, und zwar bzgl. jeder Brennkammer 16. Der Kraftstoffinjektor spritzt den Kraftstoff in Richtung der Einlassluft ein, die in der Brennkammer 16 komprimiert wird, basierend auf der Einspritzmenge des Kraftstoffs, der durch den Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53 berechnet wird. Der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53 kann die berechnete Einspritzmenge des Kraftstoffs basierend auf der Kühlmitteltemperatur und der Einlasslufttemperatur korrigieren.The fuel injection amount calculating portion 53 calculates the injection amount of the fuel to the engine body 11 is supplied based on the driving state of the machine body 11 that is detected by the driving state detecting section 52 is detected. Of the machine body 11 has a fuel injector, which is not shown, with regard to each combustion chamber 16 , The fuel injector injects the fuel in the direction of the intake air that is in the combustion chamber 16 is compressed based on the injection amount of the fuel flowing through the fuel injection amount calculating section 53 is calculated. The fuel injection amount calculating portion 53 may correct the calculated injection amount of the fuel based on the coolant temperature and the intake air temperature.

Der Abgastemperatur-Ermittlungsabschnitt 54 ist elektrisch mit einem Abgastemperatursensor 58 verbunden. Der Abgastemperatursensor 58 ist in der Abgaspassage 23 vorgesehen. Der Abgastemperatursensor 58 erfasst eine Temperatur des Abgases, das durch die Abgaspassage 23 strömt. Der Abgastemperatursensor 58 überträgt elektrische Signale, welche die Abgastemperatur anzeigen, an den Abgastemperatur-Ermittlungsabschnitt 54. Der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 steuert den variablen Ventilmechanismus 42, um das Abgasventil 13 anzutreiben. Das heißt, der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 verändert die Nocke oder das Nockenprofil des variablen Ventilmechanismus 42, wodurch der Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, der Arbeitswinkel und der Anhebebetrag des Abgasventils 13 gesteuert werden. Der variable Ventilmechanismus 42 und der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 korrespondieren mit einem Abgasventil-Steuerabschnitt.The exhaust gas temperature determination section 54 is electrical with an exhaust gas temperature sensor 58 connected. The exhaust gas temperature sensor 58 is in the exhaust passage 23 intended. The exhaust gas temperature sensor 58 detects a temperature of the exhaust gas passing through the exhaust gas passage 23 flows. The exhaust gas temperature sensor 58 transmits electrical signals indicative of the exhaust gas temperature to the exhaust gas temperature determination section 54 , The variable valve mechanism control section 55 controls the variable valve mechanism 42 to the exhaust valve 13 drive. That is, the variable valve mechanism control section 55 changes the cam or cam profile of the variable valve mechanism 42 , whereby the opening and closing phase angle, the working angle and the lift amount of the exhaust valve 13 to be controlled. The variable valve mechanism 42 and the variable valve mechanism control section 55 correspond to an exhaust valve control section.

Mit Bezug auf 3 wird hiernach ein Betrieb der Brennkraftmaschine 10 beschrieben.Regarding 3 Hereinafter, an operation of the internal combustion engine 10 described.

Wenn die Brennkraftmaschine 10 angetrieben wird, erfasst ein Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 einen Antriebszustand des Maschinenkörpers 11 (S101). Genauer gesagt erfasst ein Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 eine Maschinendrehzahl mit dem Maschinendrehzahlsensor 56 und eine Gaspedalposition mit dem Gaspedalpositionssensor 57. Dadurch ermittelt der Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 den Antriebszustand, d. h., einen Lastzustand des Maschinenkörpers 11.When the internal combustion engine 10 is driven, detects a drive state detecting section 52 a drive state of the machine body 11 (S101). More specifically, a drive state detection section detects 52 an engine speed with the engine speed sensor 56 and an accelerator pedal position with the accelerator pedal position sensor 57 , Thereby, the drive state detection section determines 52 the drive state, ie, a load state of the machine body 11 ,

Der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53 berechnet die Einspritzmenge des Kraftstoffs, der dem Maschinenkörper 11 zugeführt wird, basierend auf dem Antriebszustand des Maschinenkörpers 11, der durch den Antriebszustandserfassungsabschnitt 52 erfasst wird (S102). Zu dieser Zeit korrigiert der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53 die Kraftstoffeinspritzmenge, die basierend auf der Kühlmitteltemperatur und der Einlasslufttemperatur berechnet wird. Darüber hinaus erstellt der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt 53 den Zeitpunkt, bei welchem der Kraftstoff in die jeweilige Brennkammer 16 des Maschinenkörpers 11 eingespritzt wird (S103).The fuel injection amount calculating portion 53 calculates the injection amount of the fuel that is the engine body 11 is supplied based on the driving state of the machine body 11 that is detected by the driving state detecting section 52 is detected (S102). At this time, the fuel injection amount calculating section corrects 53 the fuel injection amount calculated based on the coolant temperature and the intake air temperature. In addition, the fuel injection amount calculating section creates 53 the time at which the fuel enters the respective combustion chamber 16 of the machine body 11 is injected (S103).

Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 bestimmt, ob die Kraftstoffeinspritzmenge, die in S102 berechnet wird, größer als ein vorbestimmter unterer Grenzwert einer Einspritzmenge ist (S104). Es wird bestimmt, ob der Fluidinjektor 41 das Wasser zu dem Abgas hinzufügen sollte, basierend auf dem Antriebszustand des Maschinenkörpers 11. Das heißt, wenn die Last der Brennkraftmaschine 10 größer wird, steigt die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 16 an und NOx, das im Abgas enthalten ist, nimmt zu. Die Last der Brennkraftmaschine 10 korreliert mit der Kraftstoffeinspritzmenge. Wenn die Last der Brennkraftmaschine 10 größer wird, nimmt auch die Kraftstoffeinspritzmenge stärker zu. Daher korreliert die Kraftstoffeinspritzmenge, die in S102 berechnet wird, mit dem Antriebszustand des Maschinenkörpers 11, d. h., der Last der Brennkraftmaschine 10. Somit bestimmt der Fluidadditionssteuerabschnitt 51, ob die Kraftstoffeinspritzmenge, die in S102 berechnet wird, größer als der untere Grenzwert der Einspritzmenge ist.The fluid addition control section 51 determines whether the fuel injection amount calculated in S102 is greater than a predetermined lower limit value of an injection amount (S104). It is determined if the fluid injector 41 should add the water to the exhaust gas based on the drive state of the engine body 11 , That is, when the load of the internal combustion engine 10 increases, the combustion temperature in the combustion chamber increases 16 and NOx contained in the exhaust gas increases. The load of the internal combustion engine 10 correlates with the fuel injection amount. When the load of the internal combustion engine 10 increases, the fuel injection amount increases more. Therefore, the fuel injection amount calculated in S102 correlates with the driving state of the engine body 11 , ie, the load of the internal combustion engine 10 , Thus, the fluid addition control section determines 51 whether the fuel injection amount calculated in S102 is larger than the lower limit value of the injection amount.

Wenn die Antwort in S104 JA ist, erstellt der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 den Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel des Abgasventils 13 für den Einlasstakt (S105), erstellt den Arbeitswinkel des Abgasventils 13 (S106), und erstellt den Anhebebetrag des Abgasventils 13 (S107). Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge größer als der untere Grenzwert der Einspritzmenge ist, steigt die Kraftstoffmenge, die von dem Kraftstoffinjektor zur Brennkammer 16 eingespritzt wird, an und die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 16 erhöht sich. Daher steuert, wenn bestimmt wird, dass die Kraftstoffeinspritzmenge größer als der untere Grenzwert der Einspritzmenge ist, der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 den variablen Ventilmechanismus 42, um den Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, den Arbeitswinkel und den Anhebebetrag des Abgasventils 13 zu variieren. Genauer gesagt steuert ein Variabler-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 das Abgasventil 13 nicht nur im Auslasstakt, sondern auch im Einlasstakt an. Der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 erstellt den Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, den Arbeitswinkel und den Anhebebetrag des Abgasventils 13 im Einlasstakt. Der Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, der Arbeitswinkel und der Anhebebetrag des Abgasventils im Einlasstakt werden im ROM als Kennfeld gespeichert, welches sich auf die Drehzahl der Kurbelwelle des Maschinenkörpers 11 und die Kraftstoffeinspritzmenge bezieht. Der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 erhält den Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, den Arbeitswinkel und den Anhebebetrag des Abgasventils 13 im Einlasstakt basierend auf der Drehzahl der Kurbelwelle, die in S101 ermittelt wird, und der Kraftstoffeinspritzmenge, die in S102 berechnet wird.If the answer in S104 is YES, the variable valve mechanism control section creates 55 the opening and closing phase angle of the exhaust valve 13 for the intake stroke (S105), establishes the working angle of the exhaust valve 13 (S106), and sets the lift amount of the exhaust valve 13 (S107). When the fuel injection amount is larger than the lower limit value of the injection amount, the amount of fuel flowing from the fuel injector to the combustion chamber increases 16 is injected, and the combustion temperature in the combustion chamber 16 increases. Therefore, when it is determined that the fuel injection amount is larger than the lower limit value of the injection amount, the variable valve mechanism control section controls 55 the variable valve mechanism 42 to the opening and closing phase angle, the working angle and the lift amount of the exhaust valve 13 to vary. More specifically, a variable valve mechanism control section controls 55 the exhaust valve 13 not only in the exhaust stroke, but also in the intake stroke. The variable valve mechanism control section 55 Creates the opening and closing phase angle, the working angle and the lift amount of the exhaust valve 13 in the intake stroke. The opening and closing phase angle, the working angle and the lift amount of the exhaust valve in the intake stroke are stored in the ROM as a map related to the rotational speed of the crankshaft of the engine body 11 and the fuel injection quantity relates. The variable valve mechanism control section 55 receives the opening and closing phase angle, the working angle and the lift amount of the exhaust valve 13 in the intake stroke based on the speed of the Crankshaft, which is determined in S101, and the fuel injection amount, which is calculated in S102.

Wenn der Betriebszustand des Abgasventils 13 im Einlasstakt erstellt ist, erstellt der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 die Einspritzmenge und den Einspritzdruck des Wassers, welches zu dem Abgas durch den Flüssigkeitsinjektor 41 hinzugefügt wird (S108). Die Wassereinspritzmenge und der Wassereinspritzdruck werden im ROM als Kennfeld bzgl. der Drehzahl der Kurbelwelle des Maschinenkörpers 11 und der Kraftstoffeinspritzmenge gespeichert. Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 erstellt die Wassereinspritzmenge und den Wassereinspritzdruck, mit welchem der Fluidinjektor 41 einspritzt, basierend auf der Drehzahl der Kurbelwelle, die in S101 ermittelt wird, und der Kraftstoffeinspritzmenge, die in S102 berechnet wird.When the operating state of the exhaust valve 13 is created in the intake stroke created the Fluidadditionssteuerabschnitt 51 the injection amount and the injection pressure of the water leading to the exhaust gas through the liquid injector 41 is added (S108). The water injection amount and the water injection pressure are in ROM as a map with respect to the rotational speed of the crankshaft of the machine body 11 and the fuel injection amount stored. The fluid addition control section 51 creates the water injection quantity and the water injection pressure with which the fluid injector 41 injecting, based on the rotational speed of the crankshaft, which is determined in S101, and the fuel injection amount, which is calculated in S102.

Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 erstellt eine Wassereinspritzzeit nach dem Erstellen der Wassereinspritzmenge und des Wassereinspritzdrucks (S109). Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 erstellt die Wassereinspritzzeit, bei welcher der Fluidinjektor 41 das Wasser in Richtung des Abgases basierend auf dem Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel des Abgasventils 13 im Einlasstakt einspritzt, was in S105 erstellt wird. Anschließend ermittelt der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 einen Wasserhinzufügezustand zum Hinzufügen des Wassers (S110). Genauer gesagt ermittelt der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 die Abgastemperatur, die durch den Abgastemperatursensor 58 erfasst wird, von dem Abgastemperatur-Ermittlungsabschnitt 54. Dadurch korrigiert der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 die Wassereinspritzmenge und den Wassereinspritzdruck, der in S108 erstellt wird, und die Wassereinspritzzeit, die in S109 erstellt wird, basierend auf dem Wasserhinzufügezustand, wie beispielsweise der Abgastemperatur.The fluid addition control section 51 establishes a water injection time after the generation of the water injection amount and the water injection pressure (S109). The fluid addition control section 51 Creates the water injection time at which the fluid injector 41 the water in the direction of the exhaust gas based on the opening and closing phase angle of the exhaust valve 13 injected in the intake stroke, which is created in S105. Subsequently, the fluid addition control section determines 51 a water addition state for adding the water (S110). More specifically, the fluid addition control section determines 51 the exhaust gas temperature passing through the exhaust temperature sensor 58 is detected by the exhaust gas temperature determination section 54 , Thereby, the fluid addition control section corrects 51 the water injection amount and the water injection pressure established in S108 and the water injection time established in S109 based on the water addition state such as the exhaust gas temperature.

Wenn die verschiedenen Parameter zum Betreiben des Abgasventils 13 im Einlasstakt und die verschiedenen Parameter zum Hinzufügen des Wassers durch den Fluidinjektor 41 in S105 bis S110 erstellt sind, steuert der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 den variablen Ventilmechanismus 42, um das Abgasventil 13 im Einlasstakt anzutreiben (S111). Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 steuert den Fluidinjektor 41, um das Wasser in das bzw. zu dem Abgas, das durch die Abgaspassage 23 strömt, hinzuzufügen (S112). Der Kraftstoffinjektor spritzt den Kraftstoff zur Brennkammer 16 in einer letzten Stufe des Verdichtungstakts oder einer frühen Stufe des Arbeitstakts ein (S113).When the various parameters for operating the exhaust valve 13 in the intake stroke and the various parameters for adding the water through the fluid injector 41 are created in S105 to S110, the variable valve mechanism control section controls 55 the variable valve mechanism 42 to the exhaust valve 13 in the intake stroke (S111). The fluid addition control section 51 controls the fluid injector 41 to get the water into and out of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 23 flows to add (S112). The fuel injector injects the fuel to the combustion chamber 16 in a last stage of the compression stroke or an early stage of the working stroke (S113).

Wenn die Antwort in S104 hingegen NEIN ist, wird das Ansteuern des Abgasventils 13 im Einlasstakt gestoppt (S114) und das Hinzufügen des Wassers vom Fluidinjektor 41 wird nicht fortgeführt (S115). Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge nicht größer als der untere Grenzwert der Einspritzmenge ist, fällt die Kraftstoffmenge, die vom Kraftstoffinjektor zur Brennkammer 16 eingespritzt wird, ab und die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 16 fällt ab. Daher steuert, wenn bestimmt wird, dass die Kraftstoffeinspritzmenge nicht größer als der untere Grenzwert der Einspritzmenge ist, der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 den variablen Ventilmechanismus 42, um das Ansteuern des Abgasventils 13 im Einlasstakt zu stoppen. Darüber hinaus beendet der Fluidadditionssteuerabschnitt 51, wenn bestimmt wird, dass die Kraftstoffeinspritzmenge unterhalb des unteren Grenzwerts der Kraftstoffeinspritzmenge liegt, das Hinzufügen von Wasser zum Abgas durch den Kraftstoffinjektor 41.On the other hand, if the answer in S104 is NO, the exhaust valve is driven 13 stopped in the intake stroke (S114) and adding the water from the fluid injector 41 is not continued (S115). When the fuel injection amount is not larger than the lower limit value of the injection amount, the amount of fuel flowing from the fuel injector to the combustion chamber decreases 16 is injected, and the combustion temperature in the combustion chamber 16 falls off. Therefore, when it is determined that the fuel injection amount is not larger than the lower limit value of the injection amount, the variable valve mechanism control section controls 55 the variable valve mechanism 42 to the driving of the exhaust valve 13 to stop in the intake stroke. In addition, the fluid addition control section ends 51 if it is determined that the fuel injection amount is below the lower limit value of the fuel injection amount, the addition of water to the exhaust gas by the fuel injector 41 ,

Bezüglich eines ersten Zylinders von den mehreren Zylindern des Maschinenkörpers 11 werden der Druck in der Brennkammer 16, der Zustand des Hinzufügens des Wassers und die Betriebszustände des Einlassventils 27 und des Abgasventils 13 im Auslasstakt, im Einlasstakt, dem Arbeitstakt und dem Expansionstakt erläutert.With respect to a first cylinder of the plurality of cylinders of the engine body 11 be the pressure in the combustion chamber 16 , the state of adding the water and the operating states of the intake valve 27 and the exhaust valve 13 in the exhaust stroke, in the intake stroke, the power stroke and the expansion stroke explained.

Wie in 4 dargestellt, wenn der erste Zylinder im Auslasstakt ist, öffnet das Abgasventil 13 zwischen der Brennkammer 16 und den Abgaspassagen 23. Das heißt, das Abgasventil 13 ist „offen”. Das Einlassventil 27 schließt hingegen zwischen der Brennkammer 16 und der Einlasspassage 28. Das heißt, das Einlassventil 27 ist „geschlossen”. Im Auslasstakt verschiebt sich der Kolben von einem unteren Totpunkt zu einem oberen Totpunkt nach oben. Das Abgas in der Brennkammer 16 wird zur Abgaspassage 23 ausgelassen. Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 überträgt ein Steuersignal zum Fluidinjektor 41 zum Hinzufügen des Wassers bei der letzten Stufe des Auslasstakts. Dadurch wird Wasser zum Abgas, das durch die Abgaspassage 23 strömt, in der letzten Stufe eines Auslasstakts hinzugefügt. Das hinzugefügte Wasser wird durch das Abgas verdampft und das verdampfte Wasser ist im Abgas als Dampf enthalten. Falls das nicht-brennbare Fluid das Wasser enthält, wird das Wasser durch das Abgas verdampft, um im Abgas enthalten zu sein. In der letzten Stufe des Auslasstakts wird der Abgasdruck, der von der Brennkammer 16 abgelassen wird, im Vergleich zu dem in den frühen Stufen des Auslasstakts reduziert. Der Wassereinspritzdruck durch den Fluidinjektor 41 wird verhältnismäßig kleiner. Daher muss der Wasserzuführabschnitt einschließlich des Fluidinjektors 41 zum Hinzufügen des Wassers zum Abgas keine Struktur aufweisen, welche einen hohen Druck aushält. Die Struktur kann somit vereinfacht werden.As in 4 shown, when the first cylinder is in the exhaust stroke, opens the exhaust valve 13 between the combustion chamber 16 and the exhaust passages 23 , That is, the exhaust valve 13 is open". The inlet valve 27 however, closes between the combustion chamber 16 and the intake passage 28 , That is, the inlet valve 27 is closed". In the exhaust stroke, the piston shifts from a bottom dead center to a top dead center to the top. The exhaust gas in the combustion chamber 16 becomes the exhaust passage 23 omitted. The fluid addition control section 51 transmits a control signal to the fluid injector 41 to add the water at the last stage of the exhaust stroke. This will add water to the exhaust gas passing through the exhaust passage 23 flows added in the last stage of an exhaust stroke. The added water is evaporated by the exhaust gas and the evaporated water is contained in the exhaust gas as vapor. If the non-combustible fluid contains the water, the water is evaporated by the exhaust gas to be contained in the exhaust gas. In the last stage of the exhaust stroke, the exhaust pressure from the combustion chamber 16 is reduced compared to that reduced in the early stages of the exhaust stroke. The water injection pressure through the fluid injector 41 gets relatively smaller. Therefore, the water supply section including the fluid injector 41 for adding the water to the exhaust gas have no structure that can sustain a high pressure. The structure can thus be simplified.

Wie in 5 dargestellt, wenn der Takt des ersten Zylinders vom Auslasstakt in den Einlasstakt wechselt, schließt das Abgasventil 13 zwischen der Brennkammer 16 und den Abgaspassagen 23 einmal. Das heißt, das Abgasventil 13 wird zu einer Zeit zwischen dem Auslasstakt und dem Einlasstakt „geschlossen”. Das Einlassventil 27 wird hierbei zwischen der Brennkammer 16 und der Einlasspassage 28 geöffnet. Das heißt, das Einlassventil 27 ist „offen”. Im Einlasstakt verschiebt sich der Kolben vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt nach unten. Frischluft wird in die Brennkammer 16 durch die Einlasspassage 28 eingerührt. In diesem Moment werden der Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, der Arbeitswinkel und der Anhebebetrag des Abgasventils 13 durch den variablen Ventilmechanismus 42 verändert. Nachdem das Abgasventil 13 einmal „geschlossen” wurde, öffnet das Abgasventil 13 zwischen der Brennkammer 16 und den Abgaspassagen 23 wieder im Einlasstakt. Das heißt, das Abgasventil 13 wird wieder „geöffnet”. Als Ergebnis, wenn der Kolben sich nach unten verschiebt, werden nicht nur die Einlassluft von der Einlasspassage 28 sondern auch ein Teil des Abgases von der Abgaspassage 23 in die Brennkammer 16 eingerührt. Wie vorstehend beschrieben, wird das Wasser in der letzten Stufe des Auslasstakts zum Abgas, welches von der Abgaspassage 23 in die Brennkammer 16 eingeführt wird, hinzugefügt. Dadurch enthält das Abgas, das von der Abgaspassage 23 zur Brennkammer 16 rückgeführt wird, den Wasserdampf, welcher durch den Fluidinjektor 41 hinzugefügt wird.As in 5 shown, when the clock of the first cylinder changes from the exhaust stroke to the intake stroke, closes the exhaust valve 13 between the combustion chamber 16 and the exhaust passages 23 once. That is, the exhaust valve 13 is "closed" at a time between the exhaust stroke and the intake stroke. The inlet valve 27 This is between the combustion chamber 16 and the intake passage 28 open. That is, the inlet valve 27 is open". In the intake stroke, the piston shifts from top dead center to bottom dead center down. Fresh air is in the combustion chamber 16 through the inlet passage 28 stirred. At this moment, the opening and closing phase angle, the working angle and the lift amount of the exhaust valve become 13 through the variable valve mechanism 42 changed. After the exhaust valve 13 Once "closed", opens the exhaust valve 13 between the combustion chamber 16 and the exhaust passages 23 again in the intake stroke. That is, the exhaust valve 13 will be "opened" again. As a result, when the piston shifts downward, not only the intake air from the intake passage becomes 28 but also a part of the exhaust gas from the exhaust gas passage 23 into the combustion chamber 16 stirred. As described above, in the last stage of the exhaust stroke, the water becomes exhaust gas discharged from the exhaust passage 23 into the combustion chamber 16 introduced, added. This contains the exhaust gas from the exhaust passage 23 to the combustion chamber 16 is recycled, the water vapor passing through the fluid injector 41 will be added.

Wie in 6 dargestellt, wenn der Takt des ersten Zylinders vom Einlasstakt zum Verdichtungstakt wechselt, schließt das Einlassventil 27 zwischen der Einlasspassage 28 und der Brennkammer 16 und das Abgasventil 13 schließt zwischen der Brennkammer 16 und der Abgaspassage 23 einmal. Das heißt, sowohl das Abgasventil 13 als auch das Einlassventil 27 werden „geschlossen”. Im Verdichtungstakt verschiebt sich der Kolben vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt nach oben. Die Einlassluft und das Wasserdampf enthaltende Abgas in der Brennkammer 16 werden komprimiert. Der Druck in der Brennkammer 16 wird erhöht. Der Kraftstoffinjektor spritzt den Kraftstoff in Richtung der Einlassluft, die in der Brennkammer 16 komprimiert wird, ein, wenn ein Kolben nahe dem oberen Totpunkt ist. Das heißt, der Kraftstoff wird in die Brennkammer 16 eingespritzt, kurz bevor oder kurz nachdem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht.As in 6 shown, when the clock of the first cylinder changes from the intake stroke to the compression stroke, closes the intake valve 27 between the inlet passage 28 and the combustion chamber 16 and the exhaust valve 13 closes between the combustion chamber 16 and the exhaust passage 23 once. That is, both the exhaust valve 13 as well as the inlet valve 27 will be closed". In the compression stroke, the piston shifts from bottom dead center to top dead center upwards. The intake air and the exhaust gas containing water vapor in the combustion chamber 16 are compressed. The pressure in the combustion chamber 16 will be raised. The fuel injector injects the fuel in the direction of the intake air that is in the combustion chamber 16 is compressed when a piston is near top dead center. That is, the fuel gets into the combustion chamber 16 injected shortly before or shortly after the piston reaches top dead center.

Der eingespritzte Kraftstoff wird in der Brennkammer 16 verbrannt. Der Kolben verschiebt sich vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt nach unten. Dadurch wird, wie in 7 dargestellt, der Takt des ersten Zylinders vom Verdichtungstakt zum Arbeitstakt verschoben bzw. gewechselt. Wenn das Einlassventil 27 im Arbeitstakt ist, schließt es zwischen der Einlasspassage 28 und der Brennkammer 16, und das Abgasventil 13 schließt zwischen der Brennkammer 16 und den Abgaspassagen 23. Das heißt, sowohl das Abgasventil 13 als auch das Einlassventil 27 werden „geschlossen”. In der frühen Stufe des Arbeitstakts wird der Kraftstoff, der vom Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, in der Brennkammer 16 verbrannt. Zu dieser Zeit ist das Abgas, das den Wasserdampf enthält, zur Brennkammer 16 zurückgeführt worden, wie dies vorstehend erwähnt ist. Daher wird die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 16 aufgrund des Wasserdampfes mit der großen Wärmekapazität verringert. Als Ergebnis kann NOx, das im Abgas enthalten ist, signifikant reduziert werden.The injected fuel is in the combustion chamber 16 burned. The piston shifts downwards from top dead center to bottom dead center. This will, as in 7 shown, shifted the clock of the first cylinder from the compression stroke to the power stroke or changed. When the inlet valve 27 is in the power stroke, it closes between the intake passage 28 and the combustion chamber 16 , and the exhaust valve 13 closes between the combustion chamber 16 and the exhaust passages 23 , That is, both the exhaust valve 13 as well as the inlet valve 27 will be closed". In the early stage of the power stroke, the fuel injected by the fuel injector becomes in the combustion chamber 16 burned. At this time, the exhaust gas containing the water vapor is the combustion chamber 16 attributed as mentioned above. Therefore, the combustion temperature in the combustion chamber becomes 16 reduced due to the water vapor with the large heat capacity. As a result, NOx contained in the exhaust gas can be significantly reduced.

Gemäß der vorstehenden ersten Ausführungsform steuert der Variable-Ventilmechanismus-Steuerabschnitt 55 den variablen Ventilmechanismus 42, um die Öffnungs- und Verschlusszeit des Abgasventils 13 einzustellen. Das Abgasventil 13 wird nicht nur im Auslasstakt, sondern auch im Einlasstakt geöffnet. Die Brennkammer 16 steht mit der Abgaspassage 23 auch im Einlasstakt in einer Fluidverbindung. Dadurch wird im Einlasstakt ein Teil des Abgases, das von der Brennkammer 16 ausgelassen wird, zusammen mit der Einlassluft, die durch die Einlasspassage 28 strömt, zur Brennkammer 16 zurückgeführt. Der Fluidinjektor 41 ist vom Abgasventil 13 in Abgasflussrichtung stromabwärts angeordnet. Der Fluidinjektor 41 spritzt das Wasser zum Abgas, das von der Brennkammer 16 ausgelassen wird, ein bzw. zu. Daher enthält das Abgas, das von der Abgaspassage 23 in die Brennkammer 16 eingeführt wird, im Einlasstakt den Wasserdampf. Das Abgas kurz nach dem Auslassen von der Brennkammer 16 zur Abgaspassage 23 hat eine hohe Temperatur. Daher wird das Wasser, das vom Fluidinjektor 41 hinzugefügt wird, durch das Abgas ausreichend verdampft. Eine ausreichende Menge des verdampften Wassers wird in die Brennkammer 16 eingeführt. Der Abgasdruck in der Abgaspassage 23 ist niedriger als der in der Brennkammer 16. Somit ist es nicht erforderlich, den Druck des Wassers, das zum Abgas hinzuzufügen ist, zu erhöhen. Die Konfiguration des Wasserzuführabschnitts einschließlich des Kraftstoffinjektors 41 kann vereinfacht werden.According to the above first embodiment, the variable valve mechanism control section controls 55 the variable valve mechanism 42 to the opening and closing time of the exhaust valve 13 adjust. The exhaust valve 13 is opened not only in the exhaust stroke, but also in the intake stroke. The combustion chamber 16 stands with the exhaust passage 23 also in the intake stroke in a fluid connection. As a result, in the intake stroke, a portion of the exhaust gas from the combustion chamber 16 is left out, along with the intake air passing through the intake passage 28 flows to the combustion chamber 16 recycled. The fluid injector 41 is from the exhaust valve 13 arranged downstream in the exhaust gas flow direction. The fluid injector 41 the water splashes to the exhaust gas from the combustion chamber 16 is omitted, on or off. Therefore, the exhaust gas from the exhaust gas passage contains 23 into the combustion chamber 16 is introduced, in the intake stroke the water vapor. The exhaust gas shortly after discharging from the combustion chamber 16 to the exhaust passage 23 has a high temperature. Therefore, the water coming from the fluid injector 41 is added, sufficiently evaporated by the exhaust gas. A sufficient amount of the evaporated water gets into the combustion chamber 16 introduced. The exhaust pressure in the exhaust passage 23 is lower than that in the combustion chamber 16 , Thus, it is not necessary to increase the pressure of the water to be added to the exhaust gas. The configuration of the water supply section including the fuel injector 41 can be simplified.

Darüber hinaus wird gemäß der ersten Ausführungsform das Wasser, das durch den Fluidinjektor 41 hinzugefügt wird, mit dem Abgas in die Brennkammer 16 eingeführt. Das heißt, das Abgas wird in die Brennkammer 16 rückgeführt, nachdem das Wasser zum Abgas hinzugefügt wurde. Daher wird das Wasser, das zu dem Abgas hinzugefügt wurde, mit dem Abgas im Einlasstakt nach dem Arbeitstakt in die Brennkammer 16 eingeführt. Das Wasser verringert die Verbrennungstemperatur im Arbeitstakt, nachdem das Wasser zum Abgas hinzugefügt wurde. Daher kann das Wasser mit hoher Reaktionsfähigkeit gemäß der Veränderung der Kraftstoffeinspritzmenge und der Veränderung der Kraftstoffverbrennungstemperatur umgehend hinzugefügt werden.Moreover, according to the first embodiment, the water passing through the fluid injector 41 is added, with the exhaust gas into the combustion chamber 16 introduced. That is, the exhaust gas is in the combustion chamber 16 returned after the water was added to the exhaust gas. Therefore, the water that has been added to the exhaust gas with the exhaust gas in the intake stroke after the power stroke in the combustion chamber 16 introduced. The water reduces the combustion temperature in the power stroke after the water has been added to the exhaust gas. Therefore, the high-reactivity water can be promptly added according to the change of the fuel injection amount and the change of the fuel combustion temperature.

Wie vorstehend beschrieben wird das Wasser gemäß der ersten Ausführungsform, das durch den Kraftstoffinjektor 41 hinzugefügt wird, der Wasserdampf und wird zur Brennkammer 16 mit dem Abgas zurückgeführt. Daher wird die Verbrennungstemperatur im Verdichtungstakt aufgrund des Wasserdampfes mit der hohen Wärmekapazität verringert. Das NOx, das im Abgas enthalten ist, kann signifikant reduziert werden. As described above, the water according to the first embodiment, by the fuel injector 41 is added, the water vapor and becomes the combustion chamber 16 returned with the exhaust gas. Therefore, the combustion temperature is reduced in the compression stroke due to the water vapor having the high heat capacity. The NOx contained in the exhaust gas can be significantly reduced.

Gemäß der ersten Ausführungsform wird die Wassermenge, die zum Abgas hinzugefügt wird, durch den Fluidinjektor 41 basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge, die durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, erstellt. Somit wird die Wassermenge, die zum Abgas hinzugefügt wird, gemäß der Last der Brennkraftmaschine 10 verändert. Das heißt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge stärker erhöht wird, wird die Wassereinspritzmenge stärker verringert. Somit kann die NOx-Menge, die im Abgas enthalten ist, ohne Bezugnahme auf die Last der Brennkraftmaschine 10 genau reduziert werden.According to the first embodiment, the amount of water added to the exhaust gas is passed through the fluid injector 41 based on the fuel injection amount that is injected by the fuel injector created. Thus, the amount of water added to the exhaust gas becomes according to the load of the internal combustion engine 10 changed. That is, as the fuel injection amount is more increased, the water injection amount is more reduced. Thus, the amount of NOx contained in the exhaust gas can be determined without reference to the load of the internal combustion engine 10 be exactly reduced.

Gemäß der ersten Ausführungsform wird das hinzugefügte Wasser vollständig verdampft, da die Wassermenge, die zum Abgas vom Fluidinjektor 41 hinzugefügt wird, basierend auf der Abgastemperatur erstellt wird. Das gesamte hinzugefügte Wasser kann zur Brennkammer 16 zurückgeführt werden.According to the first embodiment, the added water is completely evaporated because the amount of water to the exhaust from the fluid injector 41 is added, based on the exhaust gas temperature is created. All the added water can go to the combustion chamber 16 to be led back.

Gemäß der ersten Ausführungsform wird der Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, der Arbeitswinkel und/oder der Anhebebetrag des Abgasventils 13 im Einlasstakt basierend auf dem Antriebs- bzw. Ansteuerzustand des Maschinenkörpers 11 erstellt. Wenn die Last der Verbrennungsmaschine 10 größer wird, wird die Abgasmenge, die zur Brennkammer 16 zurückgeführt wird, stärker erhöht. Daher ist es, wenn die Last der Brennkraftmaschine 10 größer ist, erforderlich, die Ventilöffnungsdauer zu verlängern und den Anhebebetrag des Abgasventils 13 zu vergrößern. Als Ergebnis kann das Abgas der angemessenen Menge mit dem Wasser gemäß der Last der Brennkraftmaschine 10 zur Brennkammer 16 zurückgeführt werden.According to the first embodiment, the opening and closing phase angle, the working angle and / or the lift amount of the exhaust valve become 13 in the intake stroke based on the drive state of the machine body 11 created. When the load of the internal combustion engine 10 gets larger, the amount of exhaust gas that goes to the combustion chamber 16 is returned, more increased. Therefore, it is when the load of the internal combustion engine 10 is larger, it is necessary to extend the valve opening time and the lift amount of the exhaust valve 13 to enlarge. As a result, the exhaust gas of the appropriate amount with the water according to the load of the internal combustion engine 10 to the combustion chamber 16 to be led back.

Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Fluidinjektor 41 stromaufwärts vom Turbolader 15 in Abgasdurchflussrichtung angeordnet. Der Fluidinjektor 41 spritzt das Wasser zum Abgas einer hohen Temperatur ein, welches noch nicht durch den Turbolader 15 passiert ist. Dadurch wird die Verdampfung des eingespritzten Wassers beschleunigt. Genauer gesagt ist in der ersten Ausführungsform der Fluidinjektor 41 an der Abzweigungsleitung 21, welche nahe dem Abgasventil 13 ist, vorgesehen. Daher wird das Wasser, das durch den Fluidinjektor 41 eingespritzt wird, ausreichend durch das Abgas einer hohen Temperatur verdampft, kurz nachdem das Abgas von der Brennkammer 16 ausgelassen wurde. In solch einem Fall, in welchem der Fluidinjektor 41 an der Abzweigungsleitung 21 vorgesehen ist, steuert der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 den Fluidinjektor 41 derart, dass der Fluidinjektor 41 das Wasser einspritzt, bevor das Abgasventil 13 zwischen der Brennkammer 16 und der Abgaspassage 23 in der letzten Stufe des Auslasstakts schließt. In der letzten Stufe eines Auslasstakts wird das Abgas, das von der Brennkammer 16 zur Abgaspassage 23 ausgelassen wird, auf einer hohen Temperatur gehalten und sein Druck wird verringert. Daher muss der Wasserzuführabschnitt einschließlich des Kraftstoffinjektors 41 keine Struktur bzw. keinen Aufbau aufweisen, welcher einem hohen Druck standhält. Der Aufbau kann vereinfacht werden. In der letzten Stufe des Auslasstakts wird die Durchflussgeschwindigkeit des Abgases, das von der Brennkammer 16 ausgelassen wird, verringert. Somit verbleibt das Wasser, das durch den Fluidinjektor 41 eingespritzt wird, um den Fluidinjektor 41. Als Ergebnis wird das Abgas, das Wasserdampf enthält, zur Brennkammer 16 zurückgeführt, wenn das Abgasventil 13 im Einlasstakt geöffnet wird. Ferner wird ein Abstand zwischen dem Kraftstoffinjektor 41, der an der Abzweigungsleitung 21 vorgesehen ist, und der Brennkammer 16 kürzer. Daher wird das Abgas, zu welchem im Auslasstakt Wasser hinzugefügt wird, im sukzessiven Einlasstakt umgehend in die Brennkammer 16 eingeführt. Als Ergebnis verringert das Abgas, zu welchem das Wasser hinzugefügt wird, die Verbrennungstemperatur im sukzessiven Arbeitstakt. Daher kann die Reaktionsfähigkeit bezüglich der Kraftstoffeinspritzmenge verbessert werden und das NOx, das im Abgas enthalten ist, kann weiter reduziert werden.According to the first embodiment, the fluid injector 41 upstream of the turbocharger 15 arranged in the exhaust gas flow direction. The fluid injector 41 the water injects to the exhaust gas of a high temperature, which is not yet through the turbocharger 15 has happened. This accelerates the evaporation of the injected water. More specifically, in the first embodiment, the fluid injector 41 at the branch line 21 , which are near the exhaust valve 13 is provided. Therefore, the water flowing through the fluid injector 41 is injected sufficiently vaporized by the exhaust gas of a high temperature, shortly after the exhaust gas from the combustion chamber 16 was omitted. In such a case, in which the fluid injector 41 at the branch line 21 is provided controls the Fluidadditionssteuerabschnitt 51 the fluid injector 41 such that the fluid injector 41 the water is injected before the exhaust valve 13 between the combustion chamber 16 and the exhaust passage 23 in the last stage of the exhaust stroke. In the last stage of an exhaust stroke, the exhaust gas flowing from the combustion chamber 16 to the exhaust passage 23 is left out, kept at a high temperature and its pressure is reduced. Therefore, the water supply section including the fuel injector 41 have no structure or no structure which can withstand high pressure. The structure can be simplified. In the last stage of the exhaust stroke, the flow rate of the exhaust gas flowing from the combustion chamber 16 is omitted, reduced. Thus, the water remaining through the fluid injector remains 41 is injected to the fluid injector 41 , As a result, the exhaust gas containing water vapor becomes the combustion chamber 16 returned when the exhaust valve 13 is opened in the intake stroke. Further, a distance between the fuel injector 41 at the branch line 21 is provided, and the combustion chamber 16 shorter. Therefore, the exhaust gas to which water is added in the exhaust stroke is promptly introduced into the combustion chamber in the successive intake stroke 16 introduced. As a result, the exhaust gas to which the water is added decreases the combustion temperature in the successive power stroke. Therefore, the responsiveness to the fuel injection amount can be improved, and the NOx contained in the exhaust gas can be further reduced.

[Zweite Ausführungsform]Second Embodiment

Mit Bezug auf 8 wird anschließend eine zweite Ausführungsform der Brennkraftmaschine beschrieben.Regarding 8th Subsequently, a second embodiment of the internal combustion engine will be described.

In der zweiten Ausführungsform ist der Fluidinjektor 61 an der Sammelleitung 22 vorgesehen. Dadurch wird das Abgas, das das Wasser enthält, das durch den Fluidinjektor 61 eingespritzt wird, zu jeder der Brennkammern 16 zurückgeführt. Der Fluidinjektor 61 spritzt das Wasser zum Abgas ein, das von der Brennkammer 16 ausgelassen wird. Daher wird das Wasser, das durch den Fluidinjektor 61 eingespritzt wird, durch das Abgas ausreichend verdampft.In the second embodiment, the fluid injector 61 at the manifold 22 intended. This will cause the exhaust gas containing the water to pass through the fluid injector 61 is injected to each of the combustion chambers 16 recycled. The fluid injector 61 the water injects to the exhaust gas from the combustion chamber 16 is omitted. Therefore, the water flowing through the fluid injector 61 is injected, sufficiently evaporated by the exhaust gas.

In der zweiten Ausführungsform wird das Wasser durch den einzelnen Fluidinjektor 61 eingespritzt. Somit unterscheidet sich die Wassereinspritzungszeit des Fluidinjektors 61 in der zweiten Ausführungsform von der in der ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform ist der Abstand von der jeweiligen Brennkammer 16 zum Fluidinjektor 61 größer als der in der ersten Ausführungsform. Daher dauert es länger, bis das Abgas, welches das Wasser enthält, von dem Fluidinjektor 61 zur Brennkammer 16 zurückgeführt wird. Der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 steuert den Fluidinjektor 61 an, wenn jede der Brennkammern 16 in der frühen Stufe oder der mittleren Stufe des Auslasstakts ist. Darüber hinaus steuert der Fluidadditionssteuerabschnitt 51 in einem Fall, in welchem der Maschinenkörper 11 vier Zylinder aufweist, den Fluidinjektor 61 derart, dass der Fluidinjektor 61 das Wasser einspritzt, wenn sich die Kurbelwelle des Maschinenkörpers 11 um 180° dreht. Dadurch wird das Abgas, welches das Wasser enthält, das durch den Fluidinjektor 61 eingespritzt wird, im entsprechenden Einlasstakt zu jeder Brennkammer 16 zurückgeführt.In the second embodiment, the water is passed through the single fluid injector 61 injected. Thus, the water injection time of the fluid injector differs 61 in the second embodiment from that in the first embodiment. In the second embodiment, the distance from the respective combustion chamber 16 to the fluid injector 61 larger than that in the first embodiment. Therefore, it takes longer for the exhaust gas, which is the Contains water from the fluid injector 61 to the combustion chamber 16 is returned. The fluid addition control section 51 controls the fluid injector 61 on, when each of the combustion chambers 16 in the early stage or middle stage of the exhaust stroke. In addition, the fluid addition control section controls 51 in a case where the machine body 11 has four cylinders, the fluid injector 61 such that the fluid injector 61 injects the water when the crankshaft of the machine body 11 turns 180 °. Thereby, the exhaust gas, which contains the water, through the fluid injector 61 is injected in the appropriate intake stroke to each combustion chamber 16 recycled.

Wie vorstehend beschrieben, spritzt der einzelne Fluidinjektor 61 gemäß der zweiten Ausführungsform das Wasser in das bzw. zu dem Abgas ein. Daher wird eine Anzahl an Fluidinjektoren im Vergleich zur ersten Ausführungsform reduziert werden, und die Konfiguration kann entsprechend vereinfacht werden. Darüber hinaus wird in der zweiten Ausführungsform zu dem Abgas, das durch die Sammelleitung 22 strömt, das Wasser hinzugefügt. Daher wird das Wasser, das durch den Fluidinjektor 61 hinzugefügt wird, durch das Abgas einer hohen Temperatur ausreichend verdampft. Das Abgas, das viel Wasser enthält, kann zur Brennkammer 16 zurückgeführt werden.As described above, the single fluid injector injects 61 According to the second embodiment, the water into or to the exhaust gas. Therefore, a number of fluid injectors will be reduced as compared with the first embodiment, and the configuration can be simplified accordingly. Moreover, in the second embodiment, the exhaust gas passing through the manifold 22 flows, the water added. Therefore, the water flowing through the fluid injector 61 is sufficiently evaporated by the exhaust gas of a high temperature. The exhaust gas, which contains a lot of water, can go to the combustion chamber 16 to be led back.

[Weitere Ausführungsformen][Other Embodiments]

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erwähnte Ausführungsform beschränkt und kann in verschiedenen Ausführungsformen angewandt werden.The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment and can be applied to various embodiments.

In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen wird das Abgas von der Abgaspassage 23 durch Öffnen des Abgasventils 13 im Einlasstakt zur Brennkammer 16 zurückgeführt. Die Brennkraftmaschine 10 kann jedoch auch ein externes EGR-System 70 aufweisen, wie es in 9 dargestellt ist. Das EGR-System 70 weist eine EGR-Leitung 71, ein EGR-Ventil 72, einen EGR-Kühler 73 und dergleichen auf. Die EGR-Leitung 71 definiert darin eine EGR-Passage. Ein Ende der EGR-Passage ist mit der Abgaspassage 23 verbunden und das andere Ende ist mit der Einlasspassage 28 verbunden. Das EGR-Ventil 72 ist in der EGR-Passage angeordnet, um die Einlassluftmenge, welche durch die EGR-Passage zur Einlasspassage 28 zurückgeführt wird, einzustellen. Der EGR-Kühler 73 kühlt das Abgas, das zur Einlasspassage 28 zurückgeführt wird. Wie vorstehend kann die Verbrennungstemperatur gemäß der Brennkraftmaschine 10, die mit dem externen EGR-System 70 vorgesehen ist, durch das Abgas, das durch das externe EGR-System 70 zurückgeführt wird, verringert werden, zusätzlich zu der Temperaturverringerung aufgrund des hinzugefügten Wassers.In the above-mentioned embodiments, the exhaust gas from the exhaust passage 23 by opening the exhaust valve 13 in the intake stroke to the combustion chamber 16 recycled. The internal combustion engine 10 However, it can also be an external EGR system 70 exhibit as it is in 9 is shown. The EGR system 70 has an EGR line 71 , an EGR valve 72 , an EGR cooler 73 and the like. The EGR line 71 defines therein an EGR passage. One end of the EGR passage is with the exhaust passage 23 connected and the other end is with the inlet passage 28 connected. The EGR valve 72 is arranged in the EGR passage to control the intake air amount passing through the EGR passage to the intake passage 28 is returned to set. The EGR cooler 73 cools the exhaust gas that flows to the intake passage 28 is returned. As above, the combustion temperature may be according to the internal combustion engine 10 connected to the external EGR system 70 is provided by the exhaust gas passing through the external EGR system 70 is reduced, in addition to the temperature reduction due to the added water.

In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen ist eine Dieselmaschine mit vier Zylindern als der Maschinenkörper 11 vorgesehen. Der Maschinenkörper 11 ist jedoch nicht auf eine Dieselmaschine mit vier Zylindern beschränkt. Beispielsweise kann auch ein Ottomotor vorgesehen sein.In the above-mentioned embodiments, a four-cylinder diesel engine is the engine body 11 intended. The machine body 11 however, is not limited to a four-cylinder diesel engine. For example, a gasoline engine may be provided.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 11-82182 A [0003, 0003, 0003] JP 11-82182 A [0003, 0003, 0003]
  • JP 2005-147046 A [0003, 0004] JP 2005-147046 A [0003, 0004]

Claims (9)

Brennkraftmaschine, aufweisend: einen Maschinenkörper (11), der eine Mehrzahl von Brennkammern (16) definiert; ein Abgassystem (12), das mit dem Maschinenkörper (11) zum Definieren einer Abgaspassage (23) verbunden ist, durch welche ein Abgas, das von jeder der Brennkammern (16) ausgelassen wird, strömt; ein Abgasventil (13), das zwischen jeder der Brennkammern (16) und den Abgaspassagen (23) öffnet und schließt; ein Fluidadditionsabschnitt (41, 61), der von dem Abgasventil (13) stromabwärts in einer Abgasdurchflussrichtung zur Hinzufügung eines nicht-brennbaren Fluids, welches Wasser enthält, zum Abgas, das durch die Abgaspassage (23) strömt, angeordnet ist; einen Abgasventilsteuerabschnitt (42, 55) zum derartigen Steuern einer Öffnungs- und Verschlusszeit des Abgasventils (13), dass das Abgasventil (13) geöffnet ist, um eine Fluidverbindung zwischen der Brennkammer (16) und den Abgaspassagen (23) herzustellen, wenn die Brennkammer (16) in einem Auslasstakt ist, und das Abgasventil (13) geöffnet ist, um eine Fluidverbindung zwischen der Brennkammer (16) und den Abgaspassagen (23) herzustellen, um das Abgas einschließlich des nicht-brennbaren Fluids in die Brennkammer (16) zurückzuführen, wenn die Brennkammer (16) in einem Einlasstakt ist; und einen Fluidadditionssteuerabschnitt (51) zum Steuern einer Hinzufügung des nicht-brennbaren Fluids von dem Fluidadditionsabschnitt (41, 61) zu dem Abgas, das durch die Abgaspassage (23) strömt.Internal combustion engine, comprising: a machine body ( 11 ), which has a plurality of combustion chambers ( 16 ) Are defined; an exhaust system ( 12 ) connected to the machine body ( 11 ) for defining an exhaust gas passage ( 23 ), through which an exhaust gas coming from each of the combustion chambers ( 16 ) is discharged, flows; an exhaust valve ( 13 ) between each of the combustion chambers ( 16 ) and the exhaust gas passages ( 23 ) opens and closes; a fluid addition section ( 41 . 61 ), of the exhaust valve ( 13 ) downstream in an exhaust gas flow direction for adding a non-combustible fluid containing water to the exhaust gas passing through the exhaust passage (Fig. 23 ) flows; is arranged; an exhaust valve control section (FIG. 42 . 55 ) for controlling an opening and closing time of the exhaust valve (FIG. 13 ) that the exhaust valve ( 13 ) is opened to a fluid connection between the combustion chamber ( 16 ) and the exhaust gas passages ( 23 ), when the combustion chamber ( 16 ) in an exhaust stroke, and the exhaust valve ( 13 ) is opened to a fluid connection between the combustion chamber ( 16 ) and the exhaust gas passages ( 23 ) to introduce the exhaust gas including the non-combustible fluid into the combustion chamber ( 16 ), when the combustion chamber ( 16 ) in an intake stroke; and a fluid addition control section ( 51 ) for controlling addition of the non-combustible fluid from the fluid addition portion (16) 41 . 61 ) to the exhaust gas passing through the exhaust passage ( 23 ) flows. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Antriebszustandserfassungsabschnitt (52) zum Erfassen eines Antriebszustands des Maschinenkörpers (11); und einen Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt (53) zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf dem Antriebszustand des Maschinenkörpers (11), der durch den Antriebszustandserfassungsabschnitt (52) erfasst wird, wobei der Fluidadditionssteuerabschnitt (51) eine Menge des nicht-brennbaren Fluids definiert, welche von dem Fluidadditionsabschnitt (41, 61) zum Abgas hinzugefügt wird, basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge, die durch den Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsabschnitt (53) berechnet wird.The internal combustion engine according to claim 1, further comprising: a drive state detecting section (12); 52 ) for detecting a driving state of the machine body ( 11 ); and a fuel injection amount calculating section (FIG. 53 ) for calculating a fuel injection amount based on the driving state of the engine body ( 11 ) detected by the driving condition detecting section ( 52 ) is detected, wherein the fluid addition control section ( 51 ) defines an amount of the non-combustible fluid which is from the fluid addition section ( 41 . 61 ) is added to the exhaust gas based on the fuel injection amount generated by the fuel injection amount calculation section (FIG. 53 ) is calculated. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: einen Abgastemperatursensor (58) zum Erfassen einer Temperatur des Abgases, das durch die Abgaspassage (53) strömt, wobei der Fluidadditionssteuerabschnitt (51) eine Menge des nicht-brennbaren Fluids definiert, welche von dem Fluidadditionsabschnitt (41, 61) zum Abgas hinzugefügt wird, basierend auf der Temperatur des Abgases, die durch den Abgastemperatursensor (58) erfasst wird.Internal combustion engine according to claim 1 or 2, further comprising: an exhaust gas temperature sensor ( 58 ) for detecting a temperature of the exhaust gas passing through the exhaust gas passage ( 53 ) flows, wherein the fluid addition control section ( 51 ) defines an amount of the non-combustible fluid which is from the fluid addition section ( 41 . 61 ) is added to the exhaust gas based on the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust gas temperature sensor ( 58 ) is detected. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Abgasventilsteuerabschnitt (42, 55) einen Öffnungs- und Verschlussphasenwinkel, einen Arbeitswinkel und/oder einen Anhebebetrag des Abgasventils (13) basierend auf dem Antriebszustand des Maschinenkörpers (11), der durch den Antriebszustandserfassungsabschnitt (52) erfasst wird, definiert.Internal combustion engine according to claim 2 or 3, wherein the exhaust valve control section (10) 42 . 55 ) an opening and closing phase angle, a working angle and / or a lifting amount of the exhaust valve ( 13 ) based on the drive state of the machine body ( 11 ) detected by the driving condition detecting section ( 52 ) is defined. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: einen Turbolader (15), der Einlassluft, welche in die Brennkammer (16) eingeführt wird, mit dem Abgas, das durch die Abgaspassage (23) strömt, auflädt, wobei der Fluidadditionsabschnitt (41, 61) zwischen dem Maschinenkörper (11) und dem Turbolader (15) angeordnet ist.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, further comprising: a turbocharger ( 15 ), the intake air which enters the combustion chamber ( 16 ) is introduced, with the exhaust gas passing through the exhaust gas passage ( 23 ), wherein the fluid addition section ( 41 . 61 ) between the machine body ( 11 ) and the turbocharger ( 15 ) is arranged. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, wobei das Abgassystem (12) Abzweigungsleitungen (21) und eine Sammelleitung (22) aufweist, wobei ein Ende einer Abzweigungsleitung (21) mit jeweils einer der Brennkammern (16) verbunden ist und ein anderes Ende der Abzweigungsleitung (21) mit der Sammelleitung (22) verbunden ist, und der Fluidadditionsabschnitt (41) an jeder der Abzweigungsleitungen (21) vorgesehen ist.Internal combustion engine according to claim 5, wherein the exhaust system ( 12 ) Branch lines ( 21 ) and a collecting line ( 22 ), wherein one end of a branch line ( 21 ) each with one of the combustion chambers ( 16 ) and another end of the branch line ( 21 ) with the collecting line ( 22 ), and the fluid addition section ( 41 ) at each of the branch lines ( 21 ) is provided. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, wobei der Fluidadditionssteuerabschnitt (51) den Fluidadditionsabschnitt (41) derart steuert, dass der Fluidadditionsabschnitt (41) das nicht-brennbare Fluid einspritzt, bevor das Abgasventil (13) in einer letzten Stufe eines Auslasstakts zwischen der Brennkammer (16) und der Abgaspassage (23) schließt.Internal combustion engine according to claim 6, wherein the fluid addition control section (10) 51 ) the fluid addition section ( 41 ) such that the fluid addition section ( 41 ) injects the non-combustible fluid before the exhaust valve ( 13 ) in a last stage of an exhaust stroke between the combustion chamber ( 16 ) and the exhaust gas passage ( 23 ) closes. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, wobei das Abgassystem (12) Abzweigungsleitungen (21) und eine Sammelleitung (22) aufweist, wobei ein Ende einer Abzweigungsleitung (21) mit jeweils einer der Verbrennungskammern (16) verbunden ist und ein anderes Ende der Abzweigungsleitung (21) mit der Sammelleitung (22) verbunden ist, und der Fluidadditionsabschnitt (61) an der Sammelleitung (22) vorgesehen ist.Internal combustion engine according to claim 5, wherein the exhaust system ( 12 ) Branch lines ( 21 ) and a collecting line ( 22 ), wherein one end of a branch line ( 21 ) each with one of the combustion chambers ( 16 ) and another end of the branch line ( 21 ) with the collecting line ( 22 ), and the fluid addition section ( 61 ) at the collecting line ( 22 ) is provided. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, wobei der Fluidadditionssteuerabschnitt (51) den Fluidadditionsabschnitt (41) derart steuert, dass der Fluidadditionsabschnitt (41) das nicht-brennbare Fluid einspritzt, nachdem das Abgasventil (13) in einer frühen Stufe eines Auslasstakts zwischen der Brennkammer (16) und der Abgaspassage (23) öffnet.Internal combustion engine according to claim 8, wherein said fluid addition control section (14) 51 ) the fluid addition section ( 41 ) such that the fluid addition section ( 41 ) injects the non-combustible fluid after the exhaust valve ( 13 ) in an early Stage of an exhaust stroke between the combustion chamber ( 16 ) and the exhaust gas passage ( 23 ) opens.
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